喜马拉雅运动历程
自黄汲清在20世纪40年代首倡以来,喜马拉雅运动的概念逐渐被全球地学界普遍接受。
喜马拉雅期,发生了三大重要事件:中国西部新特提斯洋的封闭与青藏高原的隆升;中国东部裂谷带与盆地的发育;西滨太平洋带岛弧、边缘海的形成。可以说,印度洋板块和亚欧板块的碰撞,导致青藏高原的崛起,是新生代地球历史上最重大的地质事件之一。
板块的撞击
印度洋板块向北俯冲、挤压,它和亚欧板块之间,相互作用加剧。在喜马拉雅构造事件的控制下,中国大陆出现地形大台阶。始新世中后期以来,中国地壳整体缓慢上升,特提斯海关闭,亚洲大陆最后形成,青藏高原升起,褶皱断裂活动和中酸性岩浆侵入。同时,继承性发育的沉积盆地面积变小,伴随着断裂活动,又形成新的盆地。
喜马拉雅运动,在中国东、西部具有明显不同的性质。西部,造山运动与前陆盆地快速发育,重新的活动,新生的断裂,在逆掩、推覆、走滑中实现。印度洋板块楔入,青藏高原地壳发生缩短、增厚,低密度的地壳物质大量聚集,在大陆会聚和俯冲、重力均衡作用下,中国西部各台阶依次抬升,挤压、褶皱、隆起,形成山系与盆地相间排列。自此,印度洋的暖湿气流对中国西部的影响逐渐减少,西部地区逐渐地变成干旱气候。
东部,地壳伸展拉张,裂陷盆地广泛发育,正断裂活动加强。许多先存的近南北向断层,均转变为正断层,裂谷盆地和陆缘海出现。以大兴安岭—太行山—武陵山一线为界,又分成东西两部分地质构造格局:西边总体隆升,东边总体下陷。
中国大陆南北向缩短,东西向伸展。黄河、长江水系全线贯通。在大陆东部,出现大陆边缘扩张带日本海、台湾海峡和南海等。由此,整个中国大陆地理环境底定。
中国地质科学家经过多年研究,将喜马拉雅构造运动序列划为两期,包括早喜马拉雅期(古近纪阶段)和晚喜马拉雅期(新近纪—第四纪阶段)。
贾承造等人在《中国喜马拉雅运动的期次及其动力学背景》一文中提及,早喜马拉雅期,在总体隆升的背景上发生裂陷作用,统一的边缘海盆地尚未形成,只在局部地区如南海中央海盆及其南侧,出现基性喷溢与裂陷沉积。东侧的海槽—岛弧带,则在一些地向斜中央发育古近纪的活动型建造,如台湾岛的中央山脉地向斜等。
晚喜马拉雅期,印度洋板块向亚欧板块快速楔入,青藏高原的快速差异隆升,在高原的南部边缘和北部边缘发生陆内俯冲,高原向北挤压和隆升,形成了周缘大型走滑断裂,天山两侧的挤压应力,产生了塔里木北部、准噶尔和吐鲁番—哈密盆地前陆褶皱冲断带。阿尔金山隆起和东昆仑山强烈地往塔里木盆地内逆冲推覆,同时伴有走滑活动。在燕山地区,岩浆侵入作用虽然不如前两幕强烈,但仍有发生,之后又是岩浆喷发活动。
中国东部及邻区大陆裂谷带,主要转入稳定扩张的热沉降坳陷,大致与深部地幔隆升减弱及重力调整时期相对应。边缘海盆地带发育成熟,岛弧带发生了所谓的台湾运动,陆洋之间的斜向俯冲作用加强,最终在东亚环太平洋地区,出现了成型的海沟、岛弧及边缘海盆系统。西太平洋边缘海盆地带的鄂霍次克海盆、日本海盆及冲绳海槽等,处于主要扩张时期。
喜马拉雅运动,对亚洲地理环境产生了重大影响。西亚、中东、喜马拉雅、缅甸西部、马来西亚等地山脉形成,包括台湾岛在内的西太平洋岛弧出现,中印之间的特提斯海消失。
中国自然地理环境发生了明显的区域分异:东西地势高差增大,季风环流加强,青藏高原隆起并成为世界最高的高原,第三纪的热带、亚热带环境被高寒荒漠取代;西北地区因内陆性不断增强而处于干旱环境;东部成为湿润季风区。
青藏高原的抬升过程,不是匀速的运动,也不是一次性猛增,而是经历了几个不同的上升阶段。每次抬升都使高原地貌得以演进。有科学家将青藏地区的喜马拉雅运动,划分为三幕:第一幕发生于始新世末期,也可称为早喜马拉雅运动,一般认为发生在始新世晚期,即距今5000万~4000万年。第二幕发生在中新世中后期,这次地壳运动在整个喜马拉雅期中最为强烈。伴以大规模断裂和岩浆活动,表现形式属于典型的造山运动性质,表现为强烈的火山活动、褶皱断裂变动、岩浆活动与变质作用。第三幕发生于上新世末、更新世初,即新构造运动。主要反映为青藏高原整体强烈上升,形成现代地貌格局。中国所有的高山、高原现今达到的海拔高度,主要是喜马拉雅运动第三幕以来上升的结果。
多年来,各国科学家从多学科的角度,研究青藏高原隆升和喜马拉雅运动的历史。1964年,中国科学家施雅风和刘东生,根据在希夏邦马峰北坡上新世野博康加勒地层中发现的高山栎等植物化石,首次推测上新世以来喜马拉雅山已上升3000 米。徐仁等则根据青藏高原多处发现的古植物化石,认为两大板块大陆碰撞以来,始新世是温暖的低地环境,以后是一个逐步升高的连续过程。李吉钧等根据高原隆升所导致的地表自然环境的变化以及与环境密切相关的沉积记录,提出了青藏高原三期隆升、两次夷平,最强烈的隆升发生在上新世末至第四纪初,并把第四纪高原隆升划分为三个阶段。
喜马拉雅运动
20世纪90年代初期到中期,一些西方学者对青藏高原隆升历史,提出了新的观点。哈里森(Harrison)等根据羊八井地堑形成的时间,推断整个青藏高原在800万年前已达到现在的高度。布尔(Bull)和斯考特(Scrut-ton)根据印度洋底由板块边界扩张引发的地震、断层和褶曲的开始时间为距今800万~750万年,认为青藏高原此时已经隆升到最大高度。奎德(Quade)等根据巴基斯坦北部波特瓦尔高原气候变干、植被由森林变成草原,克朗(Kroon)等根据在距今800万年左右阿拉伯海上涌流急剧增强,一致认为那时亚洲季风开始形成,青藏高原在那时已经隆升到现在的高度。莫尔纳(Molnar)等认为青藏高原在800万年前后的几个百万年之中,迅速上升了1000~2500 米,曾经一度达到海拔6000米的高度。科尔曼(Coleman)和霍奇斯(Hodges)依据所测定的正断层开始活动的时间,推测青藏高原在距今约1000万年达到现在的高度。特纳(Turner)等根据藏北钾质火山岩的喷出时间,推测青藏高原在1300万年前已经达到现在的高度。
20世纪90年代后期到现在,高原不同块体具有不同隆升历史和高原隆升时间,成为科学界主流观点。郑(Zheng)等根据临夏盆地碎屑磷灰石的裂变径迹热年代学分析,认为青藏高原北部在距今1400万年发生快速隆升。克拉克(Clark)等根据藏东南地区河流下切速率在距今1300万~900万年快速增加,认为那时青藏高原东南部已经开始隆升到现在的高度。大量在高原东部和北部以及喜马拉雅的低温热年代学研究表明,在距今800万年左右这些地区发生了快速冷却事件。罗利(Rowley)和柯里(Currie)应用稳定同位素古高程计,对采自拉萨地体和羌塘地体之间的伦坡拉盆地古土壤碳酸盐岩和湖相碳酸盐岩进行研究,得出青藏高原距今3500万年就达到现在的高程的结论。
中国科学家认为,原西藏高原在距今4000万年的始新世中期,已经达到了现在的高度,而当时的高原南部喜马拉雅地区还处于海洋环境,高原的北部边界为现今的唐古拉山,类似于现在的喜马拉雅山在其北缘也存在一个前陆盆地——可可西里盆地。在距今2000万年的中新世早期,可可西里盆地海拔高度已经隆升到接近现在的高度,此时祁连山也发生隆升并到达一定的高度。高原东北部、东南部以及喜马拉雅的隆升主要发生在中新世晚期,此时高原逐步扩大,向北、向南和向东生长。
喜马拉雅山前的前陆沉积主体从中新世开始,在原西藏高原隆升时,不但其北部的昆仑山一带是低地,其南部的喜马拉雅山一带,包括冈底斯山前地区还是汪洋大海,部分地区可能还处于深海环境,原西藏高原的南部边缘,位于喜马拉雅山北部的冈底斯山。喜马拉雅地区起码在渐新世甚至更晚才开始隆升。
创造了这一山脉的造山作用依然活跃,并有水流侵蚀和大规模的山崩。
专家认为,大约从始新世中期到上新世中晚期,青藏高原形成了海拔约1000米的台地,那时,喜马拉雅山脉的高度也只有3000米左右,来自印度洋的暖湿气流北上,优越的亚热带环境使这块地方林木葱茏,流水滔滔,引来了恒河流域的三趾马和古象,它们从千里之外到此定居。
在随后的3000万年间,由于特提斯洋海底被向前猛冲的印—澳板块推动起来,它的较浅部分逐渐干涸,形成西藏高原。在高原的南缘,边际山脉(外喜马拉雅山脉)成为这一地区的首要分水岭并升高到足以成为气候屏障。
中国地处亚欧板块东南部,为印度洋板块、太平洋板块所夹峙。自早第三纪以来,各个板块相互碰撞,对中国现代地貌格局和演变产生了重要影响。
喜马拉雅运动,使得西起地中海,东到堪察加半岛、日本及中国台湾地区的地层相继发生褶皱和断裂,直到今天,这里仍是现代火山和地震活动最为频繁的地区。
喜马拉雅山脉是由印度洋板块与欧亚大陆板块碰撞形成的。印度洋板块仍在以每年大于5厘米的速度向北移动。喜马拉雅山脉还处于板块边界碰撞型地震构造带上。地质考察证明,喜马拉雅山脉在第四纪冰期之后,又升高了1300~1500米。
喜马拉雅的构造运动,至今尚未结束。喜马拉雅山脉,还在缓缓地上升之中。